รถไฟ L0 series (L Zero Series) ซึ่งใช้เทคโนโลยี Superconducting Maglev โดยบริษัท Central Japan Railway Company (JR Central)
ประสบความสำเร็จในการทดลองวิ่งรถไฟสายทดสอบ Yamanashi ความเร็วทะลุ 600km/h ในวันนี้ (วันที่ 21 เดือน 4)
ทำลายสถิติเดิม 581 km/h ขึ้นเป็นรถไฟที่มีความเร็วสูงที่สุดซึ่งมีผู้โดยสารไปด้วย ที่ความเร็ว 603 km/h
ซึ่งใช้เวลาเร่งความเร็ว 4 นาที ทดลองวิ่งที่ความเร็วเกิน 600km/h เป็นระยะทาง 1.8 กิโลเมตร ใช้เวลา 10 วินาที
รถไฟ L0 Series นี้ ผลิตโดย Mitsubishi Heavy Industries และ Nippon Sharyo บริษัทลูกของ JR Central
1962 - ทำการวิจัย Linear Motor และการเคลื่อนที่โดยใช้การลอยตัว
1970 - เริ่มต้นการศึกษาระบบยกตัวโดยใช้ Superconducting Magnet
1972 - ประสบความสำเร็จในการใช้ Linear Synchronous Motor (LSM200) และ Linear Induction Motor (ML100)
1975 - ประสบความสำเร็จในการใช้ Linear Synchronous Motor (ML100A) รถไฟสามารถเคลื่อนที่โดยการลอยเหนือพื้นได้
1977 - ทำการทดสอบขบวน ML-500
1979 - ทำการทดสอบขบวน ML-500R ทำความเร็วได้ 517km/h
1980 - เริ่มต้นทำการทดสอบขบวน MLU001
1987 - ขบวน MLU001 ทำความเร็วได้ 400 km/h และเริ่มทำการทดสอบขบวน MLU002
1993 - เริ่มต้นทำการทดสอบขบวน MLU002N
1994 - ขบวน MLU002N ทำความเร็วได้ 431 km/h โดยไม่มีผู้ควบคุม
1995 - ขบวน MLU002N ทำความเร็วได้ 411 km/h โดยมีผู้ควบคุม
1996 - ทดสอบขบวน MLX01 แบบใช้ขบวนลากจูง โดยทดสอบที่ Yamanashi Maglev Test Line
1997 - เริ่มต้นทำการทดสอบขบวน MLX01 แบบมีและไม่มีผู้ควบคุม ทำความเร็วได้ 531 และ 550 km/h ตามลำดับ
1999 - ทดสอบขบวน MLX01 โดยการพ่วงตู้โดยสารรวมเป็น 5 ตู้ แบบมีและไม่มีผู้ควบคุม ทำความเร็วได้ 548 และ 552 km/h ตามลำดับ
2000 - รวมระยะทางที่ใช้ทดสอบรถไฟแล้วมากกว่า 200,000 กิโลเมตร
2003 - ขบวน MLX01 ทำความเร็วสูงสุด 581 km/h
2015 - ขบวน L0 Series ทำความเร็วสูงสุด 603 km/h
รถไฟสำหรับการทดสอบ
- ML-100
- ML-500
- MLU001
- MLU002
- MLU002N
- MLX-01
รถไฟสำหรับการให้บริการ
- L0 Series Shinkansen พัฒนามาจาก MLX-01
Ref:
http://www.rtri.or.jp/rd/division/rd79/yamanashi/history_J.html
https://www.facebook.com/shinkansen50
http://ajw.asahi.com/article/sci_tech/technology/AJ201306030104
Superconducting Maglev (SCMAGLEV)
เป็นรถไฟที่พัฒนาโดย Central Japan Railway Company (JR Central) และ Railway Technical Research Institute ซึ่งใช้ตัวนำยวดยิ่งหรือ Superconductor มาสร้างเป็นแม่เหล็ก (Superconducting magnet) สำหรับใช้ขับเคลื่อนรถไฟ
สำหรับรถไฟรุ่น L0 Series นี้ ใช้ Superconducting Magnet จากลวด Niobium-Titanium Alloy (NbTi)
ซึ่งติดตั้งอยู่บนขบวนรถไฟและรักษาอุณหภูมิให้อยู่ที่ -269 องศาเซลเซียสโดยใช้ฮีเลียมเหลว
Superconductivity หรือสภาพนำยวดยิ่ง คือ ปรากฎการณ์เมื่อวัสดุอยู่ในอุณหภูมิต่ำมากๆ
จะทำให้วัสดุนั้นไม่มีความต้านทานทางไฟฟ้า เมื่อนำวัสดุนี้มาทำเป็นคอลย์ จะไม่เกิดความร้อนขึ้น
ทำให้ไม่มีการสูญเสียทางไฟฟ้า ได้แม่เหล็กที่มีแรงแม่เหล็กสูง ตัวอย่างที่ใช้ในปัจจุบันคือเครื่อง MRI ทางการแพทย์
ระบบควบคุมการเคลื่อนที่ของขบวนรถไฟ
การควบคุมการยกตัว การทรงตัวและการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าโดยใช้ขวดลวด Propulsion coils
และ Levitation - Guidance coils ในการสร้างแรงแม่เหล็กขึ้นมา
จะเห็นได้ว่ารางรถไฟสำหรับ L0 Series ถูกออกแบบมาเป็นรูปตัว U
ซึ่งต่างจาก Transrapid ของเยอรมันที่เป็นรูปตัว T
ความเร็วของขบวนรถถูกควบคุมโดยการปรับเปลี่ยนความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส
ที่จ่ายให้ขดลวด Propulsion ซึ่งขดลวดเหล่านี้ใช้พลังงานจากไฟฟ้าจากสถานีจ่ายไฟ
สำหรับขบวนรถไฟโดยเฉพาะ โดยประมาณพลังงานไฟฟ้าสูงสุดที่ต้องการคือ 35MW
หลักการเคลื่อนที่ของขบวนรถไฟนั้นคือ Linear Motor ที่เปลี่ยนจากการหมุนของตัวโรเตอร์ของมอเตอร์ปกติ เป็นการเคลื่อนที่แนวราบแทน
ทิศทางของแรงแม่เหล็กแสดงโดยลูกศรดังรูป
การควบคุมการยกตัว และการทรงตัวของรถไฟนั้นไม่ต้องอาศัยระบบควบคุม เรียกว่า Electrodynamic Suspension
ทุกอย่างถูกออกแบบมาโดยใช้แรงแม่เหล็กจากขดลวด Levitation - Guidance ที่ได้จากการเหนี่ยวนำเมื่อขบวนรถไฟแล่นผ่าน
หลักการคือ จะมีการติดตั้งขดลวด Levitation - Guidance ที่มีรูปร่างเป็นเลข 8 ดังรูป
เมื่อมีแม่เหล็กวิ่งผ่าน ในที่นี้คือ Superconducting Magnet ที่ติดตั้งอยู่บนขบวนรถ โดยตำแหน่งจะอยู่ต่ำกว่ากึ่งกลางของขดลวดเล็กน้อย
ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ขดลวดด้านล่างจะเป็นขั้วเดียวกับ Superconducting Magnet ทำให้เกิดแรงผลัก
ขวดด้านบนจะต่างขั้วกับ Superconducting Magnet ทำให้เกิดแรงดูด หลักการนี้ทำให้เกิดการลอยตัวครับ
โดยขดลวด Levitation - Guidance ที่อยู่ด้านตรงกันข้าม ทั้งสองจะเชื่อมต่อกัน เมื่อขบวนรถไฟเข้าใกล้ด้านหนึ่ง
จะทำให้สนามแม่เหล็กของทั้งสองขดต่างกัน เกิดเป็นแรงดูด-ผลักให้ตัวรถกลับสู่กึ่งกลางของราง
รถไฟจะอยู่ห่างจากขอบราง 8 เซนติเมตร และลอยเหนือราง 10 เซนติเมตร
แต่ที่ความเร็วต่ำขณะเคลื่อนที่เข้า-ออกสถานียังคงใช้ล้อในการรองรับขบวนรถไฟอยู่
โดยรถไฟ L0 Series นี้ ล้อนี้จะถูกกางออกเมื่อความเร็วของรถไฟต่ำกว่า 100 km/h
รูปแทน จากรถไฟ MLX-01 แสดงส่วนประกอบของโบกี้รถไฟ
ดูจากวิดีโอนี้จะอธิบายหลักการเคลื่อนที่ได้ชัดเจนครับ
รถไฟขบวนนี้ ไม่ใช้คนขับครับ มีกล้องติดอยู่ที่หน้ารถไฟสำหรับส่งรูปภาพเข้าสู่ศูนย์ควบคุม
เปรียบเทียบอัตราเร่งกับรถไฟความเร็วสูงปัจจุบัน
เมื่อเทียบพลังงานที่ใช้ คือ 74 Wh/km ต่อที่นั่ง หรือใช้พลังงานน้อยกว่าเครื่องบิน Boeing 777-200ER ถึง 50%
และปล่อย CO2 1 ใน 3 ของเครื่องบิน Boeing 777 เมื่อเดินทางจาก Tokyo ไปยัง Osaka ครับ
ซึ่งทางญี่ปุ่นก็ได้เสนอรถไฟระบบนี้ให้กับอเมริกาครับ
เส้นทางเดินรถ
รถไฟ Maglev นี้จะถูกนำไปใช้กับสายชูโอ (Chuo Shinkansen) เชื่อมระหว่างโตเกียวและนาโกย่า
โดยขบวนรถจะให้บริการที่ความเร็วประมาณ 500 km/h ใช้ระยะเวลา 40 นาที ลดลงจากการเดินทางโดยรถไฟปัจจุบัน 50 นาที
ระยะทางประมาณ 286 กิโลเมตร โดย 246.6 กิโลเมตรเป็นอุโมงค์ลึกลงไปใต้ดินประมาณ 40 เมตร รวมถึงสถานีด้วย
ความชันของรางสูงสุดที่ 4% หรือก็คือ ทุกๆ 100 เมตร รางจะสูงขึ้น 4 เมตร มีรัศมีความโค้งต่ำสุด 8,000 เมตร
เส้นทางเชื่อมโตเกียว-นาโกย่า มีกำหนดการเปิดให้บริการในปี 2027 โดยได้เริ่มสร้างแล้วเมื่อเดือนธันวาคม 2014 ที่ผ่านมา
งบประมาณ 5.5 ล้านล้านเยน (1.50 ล้านล้านบาท อัตราแลกเปลี่ยนวันที่ 21/04/2015)
สำหรับส่วนสายต่อขยายจากนาโกย่าไปยังโอซาก้าจะเปิดให้บริการในปี 2045 ยังไม่มีกำหนดสร้าง
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
เนื่องจากมีการออกแบบให้เกิดความปลอดภัยสูงสุดและใช้เวลาเดินทางน้อยที่สุดจึงใช้เลือกใช้เส้นทางใต้ดินและเจาะผ่านภูเขา Akaishi
ซึ่งขุดอุโมงค์เกือบ 300 กิโลเมตรนั้น อาจขวางทางน้ำใต้ดิน และยังต้องหาสถานที่สำหรับเก็บดินและหินจากการเจาะอุโมงค์ที่มากถึง 62.34 ล้านลูกบาศก์เมตร
ขอบคุณทุกท่านที่เข้ามาอ่านและแสดงความคิดเห็นครับ มีข้อมูลใดเพิ่มเติม แสดงความคิดเห็นได้เลยนะครับ
ถ้าพอมีเวลา เดี๋ยวเขียนกระทู้ใหม่เรื่องความปลอดภัยในการเดินรถช่วงที่มีหิมะและแผ่นดินไหวครับ ช่วงนี้มีงานมาเรื่อยๆเลย
Ref:
http://english.jr-central.co.jp/company/company/others/high-speed-rail/high-speed-rail.html
http://www.rtri.or.jp/rd/division/rd79/yamanashi/principle_J.html
http://news.bbc.co.uk/2/hi/europe/5370564.stm
http://www.apta.com/mc/rail/previous/2013/program/Documents/KawaguchiT_Planning-for-Optimal-HSR-City-Pairs.pdf
http://ajw.asahi.com/article/behind_news/social_affairs/AJ201309190078
http://northeastmaglev.com/the-train
http://www.hk-phy.org/articles/maglev/maglev_e.html
ขอบคุณข้อมูลคุณPhantom thief สมาชิกpantip
*หากนำความเร็วของ Maglev ไปเปรียบเทียบกับเครื่องบิน Airbus A320 ที่มีความเร็วประมาณ 800 กิโลเมตร/ชั่วโมง Maglev เกือบจะทำความเร็ววิ่งไล่ Airbus A320 ได้อย่าน่ากลัวด้วยความเร็ว 600 กิโลเมตร/ชั่วโมง
แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก
Maglev ย่อมาจาก (Magnetic Levitation ) ถูกพัฒนาขึ้นในประเทศอเมริกาใช้ชื่อสิทธิบัตรว่าระบบ Magnetic levitation guidance system ปัจจุบันแนวคิดนี้ถูกสอนอยู่ในมหาวิทยาลัยทั่วไป แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่การนำมาใช้งานจริงกับรถไฟที่มีขนาดใหญ่นั้นต้องลงทุนสูงมาก ปัจจุบันมีไม่กี่ประเทศในโลกที่มีความพร้อมและลงทุนพัฒนาเรื่องนี้อย่างจริงจัง
วิธีการทำงานของแม่เหล็ก
ภาพแสดงมุมมองจากด้านหน้าของรถไฟ อธิบายการทำงานของแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงยกและแรงผลักให้กับตัวรถไฟ คุณสมบัติของแม่เหล็กนั้นคือ แม่เหล็กจะมี 2 ขั้วเสมอเรียกว่าขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) แม่เหล็กจะหมุนอย่างอิสระขั้วที่ชี้ไปทางทิศเหนือเรียกว่า ขั้วเหนือ (N) ขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้เรียกว่า ขั้วใต้ (S) และเมื่อนำมาวางใกล้กันขั้วที่เหมือนกันจะผลักกัน ส่วนขั้วต่างกันจะดูดกัน
